自動焊接設(shè)備

在壓力容器的焊接生產(chǎn)過程中往往涉及到多種自動焊接設(shè)備,如：電渣焊機(jī)、埋弧焊機(jī)、氣體保護(hù)焊機(jī)(CO2焊機(jī)和氬弧焊機(jī)等)、等離子焊機(jī)等。我國壓力容器焊接自動化技術(shù)起始于20世紀(jì)五、六十年代，到目前為止取得了很大的成就。近年來,國產(chǎn)自動和半自動焊機(jī)已占焊機(jī)總量的20.55%，MIG/MAG焊機(jī)年增長63.12%，TIG焊機(jī)年增長19.24%，埋弧焊機(jī)年增長135.36%。逆變焊機(jī)作為一種新技術(shù)和新工藝，具有優(yōu)良的焊接性能和電氣性能，適用于各種不同的弧焊方法和壓力容器多位置焊接。美國、日本逆變焊接的應(yīng)用程度已達(dá)到30%，而我國的逆變焊機(jī)已經(jīng)發(fā)展到第三代產(chǎn)品，在國內(nèi)壓力容器行業(yè)的應(yīng)用前景是十分樂觀的。如：東方鍋爐廠、海擎重工機(jī)械有限公司、蘭州石油化工機(jī)械廠等已將TIG、CO2逆變焊機(jī)等用于鍋爐、壓力容器的全位置焊接。在20世紀(jì)90年代初，國內(nèi)已研制出多頭埋弧自動焊和多頭MAG自動專用焊機(jī)，目前國內(nèi)已有十多家單位使用國產(chǎn)模式水冷壁專用焊機(jī)。現(xiàn)代焊接機(jī)器人尤其是弧焊機(jī)器人作為典型的程序控制柔性焊接系統(tǒng)，具有效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在壓力容器焊接領(lǐng)域受到高度重視。柔性焊接機(jī)器人隨著其價格不斷降低將在我國推廣應(yīng)用，成為焊接設(shè)備的微機(jī)自動化控制技術(shù)的一個發(fā)展方向。除此之外，一些工藝設(shè)備的改進(jìn)，如：液壓封頭筒體對裝設(shè)備、萬向焊接轉(zhuǎn)臺、小直徑筒體縱縫環(huán)縫自動焊裝置等，在很大程度上也提高了壓力容器焊接自動化程度。

自動化焊接方法

埋弧自動焊是目前壓力容器焊接的主要工藝方法，應(yīng)用于封頭拼板焊縫、筒節(jié)縱環(huán)焊縫等，使焊接過程的自動化和機(jī)械化成為現(xiàn)實(shí)。但目前國內(nèi)埋弧自動焊的控制系統(tǒng)大多仍采用簡單的模擬電路,整體性能有待進(jìn)一步提高。堆焊技術(shù)主要用于厚壁壓力容器的焊接，其中帶極埋弧堆焊由于母材熔深淺且較均勻，對工件表面質(zhì)量要求低，成為國內(nèi)外壓力容器內(nèi)壁堆焊的主要方法。最近研制出的高速帶極堆焊法，與帶極埋弧堆焊相比，堆焊層邊界晶粒細(xì)小，雜質(zhì)含量低，是一種經(jīng)濟(jì)性較好的堆焊方法。窄間隙焊接技術(shù)對于厚壁壓力容器可進(jìn)行全位置焊接，易于實(shí)現(xiàn)焊接過程的自動化。目前,該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了焊前預(yù)置參數(shù)、自動穩(wěn)定焊接電壓、電流和速度,并且具有高度和橫向自動跟蹤系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)焊縫的自動焊接。氣體保護(hù)焊具有電弧熱量集中,熔池小，結(jié)晶快及焊接過程無熔渣等優(yōu)點(diǎn)，主要用于全位置和薄板焊接，有利于實(shí)現(xiàn)焊接過程的機(jī)械化和自動化。CO2焊是一種高效率焊接方法，我國石油天然氣第七建設(shè)公司從美國引進(jìn)了球罐藥芯焊絲全位置自動焊接技術(shù)，焊接熔敷效率高、速度快，改善了焊接條件。TIG焊接技術(shù)主要用于對焊縫密封性能和力學(xué)性能要求高的壓力容器，能對熔深體積和形狀進(jìn)行精 確的控制，可較好地實(shí)現(xiàn)壓力容器的全位置焊接。激光自動焊接技術(shù)由于具有極高的能量密度，其HAZ區(qū)極小的特點(diǎn)，能焊接幾乎所有的金屬，可以進(jìn)行全位置焊接，已向厚壁壓力容器焊接發(fā)展，但由于價格昂貴且設(shè)備笨重，在壓力容器的應(yīng)用前景有待觀察。

焊接控制技術(shù)

近年來焊接自動控制技術(shù)在壓力容器行業(yè)得到了很大的發(fā)展。焊縫跟蹤是焊接自動化控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，對實(shí)現(xiàn)壓力容器生產(chǎn)過程的焊接自動化意義深遠(yuǎn)。目前，應(yīng)用的焊縫跟蹤系統(tǒng)主要包括接觸式和非接觸式兩種類型。接觸靠模式跟蹤系統(tǒng)通過橫向跟蹤、縱向跟蹤和微調(diào)系統(tǒng)保持導(dǎo)電嘴和焊縫之間距離不變，實(shí)現(xiàn)環(huán)縫焊接自動化，但有時會因坡口及焊縫的加工裝配不均勻而影響傳感器的測量精度。非接觸式跟蹤系統(tǒng)與其它學(xué)科聯(lián)系緊密，目前國內(nèi)外學(xué)者對此進(jìn)行了不同程度的研究。非接觸式超聲波跟蹤傳感用到埋弧焊機(jī)上進(jìn)行對焊縫坡口檢測的焊縫跟蹤，能滿足壓力容器制造的需要，在低成本焊接自動化具有較好的應(yīng)用前景?；贑CD視覺焊縫跟蹤系統(tǒng)可以用于埋弧焊、等離子弧焊等多種焊接方法和設(shè)備中，但鑒于焊接過程的應(yīng)用環(huán)境惡劣，傳感器要受到弧光、高溫、煙塵等的干擾，使傳感器的精度、抗干擾性能和靈敏度受到不同程度影響。雖然迄今為止已研究出多種自動跟蹤方法，但大多數(shù)還處于試驗(yàn)階段。隨著計算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展和新型傳感方式的研究，焊縫跟蹤技術(shù)將會在壓力容器行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步提高壓力容器焊接過程的自動化和智能化程度。

人工智能技術(shù)及專家系統(tǒng)

人工智能技術(shù)在焊接過程中具有代表性的是模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和焊接專家系統(tǒng)。I11-Soo Kim等將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入GMA焊接方法來預(yù)測焊接區(qū)寬度,拓寬了GMA焊接的應(yīng)用領(lǐng)域。目前,美國、日本等國家相繼在工藝制定、缺陷分析、材料選擇和設(shè)備選擇等方面開展了一系列研究開發(fā)。美國Adaptive Technologies公司開發(fā)的Camtech 100和Adaptitech 1000可完成零件定位、焊接操作和質(zhì)量檢查等功能，系統(tǒng)能根據(jù)來自傳感器的光、溫度、電弧等信息，自動調(diào)整焊接路徑、線能量、送絲速度和擺動參數(shù)等，并可優(yōu)化多道焊參數(shù)。日本NKK公司開發(fā)的“焊接參數(shù)控制專家系統(tǒng)”可給出最優(yōu)焊接參數(shù)，以保證恒定的熔深及焊接高度。我國在這領(lǐng)域也相繼開發(fā)了不同類型的應(yīng)用軟件，其中清華大學(xué)開發(fā)的“通用型弧焊工藝專家系統(tǒng)QHWES”因其較強(qiáng)的適應(yīng)性和再開發(fā)能力而獨(dú)具特色。目前國內(nèi)外已形成多種商品化產(chǎn)品，且有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。